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Revista Cubana de Plantas Medicinales

On-line version ISSN 1028-4796

Rev Cubana Plant Med vol.13 no.3 Ciudad de la Habana July-Sept. 2008

 

ARTÍCULO DE REVISIÓN

 

Estrategias en la selección de las plantas medicinales a investigar

 

Strategies for the selection of medicinal plants to be studied

 

 

Orlando A. Abreu GuiradoI; Armando Cuéllar CuéllarII

I Máster en Medicina Natural y Tradicional. Profesor Asistente. Departamento de Alimentos, Facultad de Química. Universidad de Camagüey, Cuba.
II Doctor en Ciencias Farmacéuticas. Profesor Titular. Departamento de Química Farmacéutica, Instituto Farmacia y Alimentos. Universidad de La Habana, Cuba.

 

 


RESUMEN

Antecedentes: las especies vegetales se calculan entre 250 000 y 500 000, el criterio en su selección para desarrollar medicamentos en ocasiones puede ser un problema; de no concebirse adecuadamente, los resultados pueden ser infructuosos.
Objetivo: analizar diferentes estrategias que se pueden adoptar en este sentido.
Métodos: se incluyen y valoran 7 criterios para el enfoque de estas investigaciones.
Resultados: los criterios más empleados hoy día son: colecta al azar (sobre todo cuando hay intereses comerciales) y basados en el conocimiento etnomédico de los pueblos (máxime en el desempeño académico); otras disciplinas más recientes como la genómica y metabolómica tienen ya su aplicación en este campo. En la práctica, cuando procede, estos criterios se pueden combinar. Además, pueden ser esenciales en la selección elementos que en apariencia no se relacionan, como son las tecnologías de la información, bases de datos especializadas, aspectos conservacionistas y bioéticos.
Conclusiones: los criterios para seleccionar especies del reino vegetal para desarrollar medicamentos pueden ser variados, los límites entre estos no siempre se mantienen y la combinación entre algunos es factible.

Palabras clave: Selección plantas medicinales, etnobotánica, etnofarmacología, ensayos farmacológicos, fotoquímica.


ABSTRACT

Background: Plant species are estimated to be 250 000 to 500 000, so the selection criteria for development of drugs may sometimes be a problem. If they are not properly designed, then the results may be useless.
Objectives: to analyze several strategies for selection that can be adopted.
Methods: Seven criteria were included and assessed for the research approach.
Results: The most used current criteria were random collection (mainly influenced by commercial interests) and ethnomedical knowledge of peoples-based criteria (mainly academic performance considered); other recent disciplines like Genomics and Metabolomics are already been implemented in this field. When appropriate, these criteria may be combined. Furthermore, some elements that seem to have no relation with selection criteria may be essential in this regard such as information technologies, specialized database and conservation and bioethical aspects.
Conclusions: the selection criteria of plant species to develop drugs may be varied, restrictions are not always kept and the combination of some of them is feasible.

Key words: Medicinal plant selection, ethnobotany, ethnopharmacology, pharmacological assays, photochemistry.


 

 

INTRODUCCIÓN

En la investigación de plantas medicinales, un momento de gran importancia que puede definir el curso de trabajo y su impacto desde todos los puntos de vista, lo constituye el criterio empleado para la selección de las especies a estudiar. Aunque obvio y cotidiano; realmente muchos trabajos en este campo adolecen de una perspectiva coherente en este sentido, que puede ser el motivo de resultados negativos o la réplica inconsciente de investigaciones, lo cual cuando menos hace perder tiempo, recursos y el entusiasmo del personal, porque no se alcanza la novedad esperada en los resultados.

Cuando se conocen en detalle los posibles criterios de selección de las plantas a investigar y las ventajas y amenazas en cada caso; además del contexto teórico científico-técnico de las disciplinas involucradas en este campo (Química, Farmacología, etc.), entonces las posibilidades de éxito del proyecto serán mucho mayores. El objetivo de este trabajo de revisión es actualizar y en lo posible sistematizar enfoques y tendencias en cuanto a la selección de plantas medicinales para ser estudiadas, y así brindar a los interesados en este tema elementos que le puedan servir en su labor investigativa.

 

Reino Plantae y plantas medicinales

El número de especies en los reinos biológicos se estima puede estar entre 1 392 485 y de 1 750 000, donde se distribuye la biodiversidad global de la forma siguiente: artrópodos incluidos los insectos 1 085 000 especies (75,4 %); los insectos 95 000 especies (62 %); animales excluidos los artrópodos (13 %); hongos (4 %) y protistas (5 %). Las plantas representan la segunda mayor fuente de biodiversidad de 300 000 a 500 000 especies (15 %).1

En los trópicos existen cerca de 155 000 especies de plantas superiores, y cerca de 120 000 de ellas en los bosques húmedos tropicales, los cuales solo representan 7 a 8 % de la superficie terrestre.2 Esto es por causa de la profusa humedad, temperatura elevada, densidad de especies y una estación de crecimiento continua. El resultado es una enorme diversidad de estructuras químicas, que no siempre son productos de desecho, sino metabolitos secundarios especializados involucrados en la compleja relación de los organismos con el ambiente.

Aproximadamente 70 % del total de especies se encuentran en 11 países: Australia, Brasil, China, Colombia, Ecuador, India, Indonesia, Madagascar, México, Perú, y Zaire. Y más de la mitad de las especies del planeta están en los bosques tropicales.3

De allí la importancia que representan estos sistemas en la preservación de la biodiversidad global. Una realidad es que esta distribución coincide principalmente con los países subdesarrollados, los cuales en general por causa de la difícil situación económica que les caracteriza, en ocasiones tienen que recurrir a la explotación no sostenible de sus recursos naturales, lo cual impacta de forma irreversible estos ecosistemas.

Se estima que entre 20 000 y 55 000 especies vegetales se han empleado medicinalmente,4 de las cuales solo una pequeña cantidad se ha investigado para desarrollar medicamentos. De todas solo 15 a 20 % de las plantas terrestres ha sido evaluado. En consecuencia, las plantas, incluidas las medicinales no investigadas, continúan representando un conjunto significativo de materia prima para el descubrimiento de nuevos medicamentos.

Demostrar el valor medicinal de las plantas y otros organismos, se puede considerar también como una forma de sensibilizar acerca de la necesidad de conservar la biodiversidad.5,6

 

Estrategias en la selección de plantas medicinales

Las estrategias para afrontar el estudio de la biodiversidad para la obtención de medicamentos, y de la vegetal en particular pueden ser variadas; aunque existen criterios para la selección en los que ha existido una mayor experiencia y por tanto coincidencia como, sobre todo en los 2 primeros de los siguientes:7-11

1. Selección al azar seguida de tamizaje químico o biológico, o ambos.
2. Seguimiento de usos etnomédicos de plantas (medicina tradicional herbolaria).
3. Sustentados en la quimiotaxonomía.
4. Basados en la ecología.

A los anteriores Vuorela y otros12 añaden los siguientes:

5. Genómica y metabolómica.
6. Estudios epidemiológicos.

Borris
5 propone otro en el que se combinan las ventajas de la selección de la biodiversidad al azar y de la quimiotaxonomía:

7. Selección de la biodiversidad basada en la taxonomía botánica.

 

Selección al azar de la biodiversidad

La selección al azar de la flora, seguida de tamizajes fitoquímicos cualitativos, ya no se suele emplear; al menos en los países desarrollados.10 En ello por supuesto ha influido el desarrollo en los últimos años de las técnicas de separación y análisis estructural.5,12,13 Como desventaja Farnsworth,14 Segelman, Farnsworth y Quimby15 y Roper y otros16 citados por Fabricant and Farnsworth,10 le señalan la posibilidad de falsos positivos, pero estos autores plantean que más importante es el hecho de que no es posible relacionar una amplia familia de compuestos como los alcaloides o flavonoides por ejemplo con un tipo exclusivo de actividad biológica.

En Cuba se puede hallar este enfoque en los trabajos de pesquizaje de familias de compuestos desarrollados por diferentes grupos: para alcaloides y saponinas Alemán y otros (1972);17 Batista y otros (1994);18 Hernández de Córdova y otros (1995)19 y Payo y otros (1996)20 alcaloides; saponinas; taninos; aminas; fenoles; cumarinas; flavonoides; esteroles y triterpenos; glucósidos cardiotónicos.

Por otro lado, el tamizaje al azar de efectos biológicos de plantas, también denominado bioprospección, es una práctica hasta ahora exclusiva de los países desarrollados; aunque usualmente con la biodiversidad de los países del trópico. Este es un criterio alrededor del cual hay mucha más controversia por causa de las diversas connotaciones que posee: económicas, de conservación ambiental, de propiedad intelectual de pueblos y hasta geopolíticas.

Respecto a los derechos de propiedad intelectual relacionada con los conocimientos tradicionales, existe diversidad de criterios y experiencias; aunque en los últimos tiempos se trata de respetarlos al máximo. En gobiernos, organizaciones y los pueblos originarios ya se escucha manejar este concepto, de forma tal que en las interacciones académicas o no, al menos se negocian (de formas diferentes) las condiciones en que se desarrollarán los proyectos en este sentido. Así, empresas farmacéuticas21 e instituciones que se dedican a investigaciones en este campo en nuestro hemisferio como: la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC),22 la Sociedad Americana de Farmacognosia,23 el Centro Nacional del Cáncer de EE. UU.24 o el Grupo para la Cooperación Internacional de la Biodiversidad (ICBG)25 han expuesto sus posiciones éticas de una forma u otra y en ocasiones han planteado pautas formales de actuación. Este aspecto también se tiene en cuenta explícitamente por los consejos editoriales de muchas revistas científicas. No obstante, es aún un terreno álgido y en Latinoamérica por ejemplo, según el «Informe del taller de medicinas y terapias tradicionales, complementarias y alternativas en las Américas: políticas, planes y programas», desarrollado en Ciudad de Guatemala, en marzo de 2001 (OPS, 2002)26 el tema de protección de los derechos de propiedad intelectual de las personas, los pueblos y las comunidades se incluyó como uno de los asuntos sin resolver.

En estos tipos de estudio la capacidad de trabajo puede ser muy grande, existen empresas farmacéuticas que pueden tamizar 1 000 sustancias o más semanalmente, empleando ensayos automatizados.10 Aunque, este enfoque es muy laborioso y la proporción de éxito es de un nuevo medicamento por cada 10 000 plantas tamizadas.11

Un ejemplo clásico es el realizado por el Instituto Nacional del Cáncer de EE. UU., entre 1960 y 1982 fueron ensayados frente a líneas celulares tumorales cerca de 114 000 extractos de 35 000 muestras de 12 000 a 13 000 especies vegetales colectadas principalmente de regiones tropicales.27,28

Agentes antineoplásicos significativos se obtuvieron de este programa como por ejemplo: el paclitaxel (Taxus sp., Taxaceae), un semisintético derivado: el docetaxel y a partir de la camptotecina (Camptotheca acuminata Decne., Nyssaceae), los semisintéticos: hycamptamine (topotecan), CPT-11 y 9-aminocamptothecin.29,30

Otro empeño fue del Instituto Central de Investigaciones de Medicamentos de la India (CDRI), en el que se evaluaron aproximadamente 2 000 especies de plantas frente a varias actividades biológicas: antibacteriana, antidiabética, antifertilidad, antifúngica, antihipercolesterolémico, antiinflammatoria, antitumoral, cardiovascular, depresor del sistema nervioso central, citotóxico, diurético, entre otros.31

El enfoque de la bioprospección es el que ha primado en la búsqueda de compuestos activos biológicamente por las empresas farmacéuticas y es el que se mantiene como tendencia hoy día, no con el objetivo de aislar nuevos compuestos activos para desarrollar medicamentos, sino de obtener nuevos «tipos» estructurales con actividad de los que se puedan conseguir derivados sintéticos o semisintéticos, para así asegurar la propiedad industrial.10

En los bioensayos la probabilidad de hallar especies bioactivas (un acierto) Munro y otros32 citado por Pieters y Vlietinck33 plantean que puede ser expresada como:

acierto = muestras x biodiversidad de las muestras x bioensayos

Esto implica que mientras mayor sea el número de especies ensayadas en el mayor número de bioensayos posibles se incrementará la posibilidad de encontrar un compuesto activo. La biodiversidad de la muestra es un factor cualitativo que se relaciona con el número de tipos de clases estructurales del total de lo compuestos analizados. Al colectar a través de un Phyla la probabilidad de hallar clases únicas de compuestos es mayor que al hacerlo de varias especies, pero de un mismo Phylum; un ejemplo: más de 70 % de todas las especies vivientes reportadas pertenecen al Reino animal. Mientras que solo 28 % de todos los animales son acuáticos, estos representan más de 90 % de los géneros de animales. El factor asociado con la biodiversidad de las muestras es por ello mayor para la colecta al azar de organismos marinos que para cualquier otra fuente, y quizás explique por qué las muestras marinas ofrecen una mayor oportunidad de descubrir compuestos únicos con potencialidades farmacéuticas.

 

Criterio etnomédico

Se basa en investigar las especies vegetales con aval de uso tradicional por parte de diferentes pueblos. Se incluyen las plantas que forman parte de Sistemas Médicos Tradicionales, los cuales han evolucionado por decenas de siglos como: la Medicina Tradicional China, la Medicina Ayurveda, Siddha, Unani (de raíz Greco-Árabe) de la India o la Kampo del Japón. Según Farnsworth,34 entre las cualidades que poseen estos sistemas médicos están:

· Tienen una larga documentación histórica escrita.
· Se basan en teorías.
· Son difundidos mediante sistemas educacionales formales.
· Existe evidencia de una revisión periódica de los sistemas basados en la investigación.

Se considera también la medicina herbolaria occidental (Herbalismo) practicada principalmente en Europa y Norteamérica con los recursos florísticos de estas zonas y que tiene un cierto auge en la contemporaneidad.

En gran medida se tiene en cuenta el folklore y chamanismo practicado en África y Suramérica, cuya base teórica se transmite de generación en generación por parte del chaman, curandero o practicante tradicional; en los que en muchos casos el quehacer terapéutico se combina con implicaciones espirituales y mágico-religiosas.10

Acceder a esta información y documentarla de la forma más completa y veraz es la función de la etnobotánica de plantas medicinales, que se pudiera profundizar en otro trabajo.

Para la gran diversidad y amplitud de las fuentes etnomédicas el uso de bases de datos consiste en una herramienta importante relacionada con este criterio.10 Algunas de las más conocidas son: NAPRALERT (acrónimo de Natural Products Alert) (Universidad de Illinois, Chicago, N.R. Farnsworth Ed.), Medicinal and Aromatic Plants Abstract (Council for Cientific and Industrial Research, CSIR, India), Native American Ethnobotany Database. (Universidad de Michigan, D. Moerman Ed.) y la Phytochemical and Ethnobotanical Database (ARS, USDA, J. Duke Ed.).

Dentro del criterio etnomédico se puede incluir además fuentes de organismos provenientes de otros reinos biológicos que se empleen de forma tradicional.

 

Ecología

A partir de observaciones de interacciones entre organismos en su medio ecológico se inducen posibles actividades biológicas (antibacterianas, antifúngicas, plaguicidas, tóxicas). También se propone una variante que resulta muy sugerente, lo cual se ha denominado Zoofarmacognosia, y se basa en el estudio de plantas empleadas por animales cuando se encuentran enfermos, usualmente primates.8,11

Varios estudios de actividad biológica y fitoquímicos han demostrado efectos antibacterianos y antiparasitarios de plantas que primates suelen consumir tomando solo la savia de las hojas y ramas o tragando las hojas enteras.35-41

 

Quimiotaxonomía

Consiste en la sistematización de las relaciones filogenéticas de los diferentes taxa y las rutas biosintéticas mediante las que se forman los metabolitos secundarios.

La presencia de diferentes compuestos como marcadores biosintéticos es empleada por los botánicos en sus estudios de taxonomía; pero también sirve como herramienta en la selección exitosa de familias, subfamilias y géneros para ser investigados en función de los metabolitos que se prevé producen.11 Es por ello que se pueden seleccionar especies bien relacionadas filogenéticamente de plantas con actividad conocida o plantas que contienen el mismo tipo de entidad química conocidas por su actividad.12

Defensores de este criterio, como Kaplan y Gotlieb,42 plantean que: «la búsqueda racional de principios activos del Reino vegetal no puede ser exclusivamente a partir de las plantas conocidas popularmente como medicinales» y que tampoco: «…puede ser a partir de una base aleatoria.»; para ello alegan: «...el número de especies reportadas como medicinales es ínfimo respecto al total de las existentes» (lo cual se argumenta con el reporte de Cordell y Colvard6 que las incluidas en Napralert representan 5,2 % de todas las especies de plantas superiores) y otra razón que plantean: «¿Las plantas empleadas tradicionalmente servirán para las nuevas enfermedades?».

Un factor determinante quizás en la poca aplicación de este enfoque es la elevada especialización de los conocimientos que se manejan (rutas bioquímicas y botánica sistemática). Borris5 plantea que este enfoque puede ser de utilidad en un proyecto en el cual se conoce la naturaleza de los compuestos de interés, pero que no es aplicable en pesquisas en el sentido amplio de la palabra, pues en ellos se minimiza la diversidad para maximizar la profundidad de cobertura de un grupo pequeño de metabolitos.

Este criterio es usualmente empleado en alguna medida y se combina con otros como los 2 primeros.

Una variante en la que se conciben principios quimiotaxonómicos es la selección de la biodiversidad basada en la taxonomía botánica, en la cual sugiere como una alternativa más eficiente a la prospección al azar, porque se enfoca en tomar una sección representativa del Reino vegetal. Se asume que la diversidad química es paralela a una diversidad botánica y busca conseguir una muestra representativa de los quimiotipos disponibles. Una vez que se ha conseguido un resultado positivo solo resta ampliar la colección en un determinado taxa. El objetivo es mantener el nivel de la diversidad química de la selección al azar, pero con un número significativamente menor de colecta.5

Un ejemplo de la combinación con el criterio etnobotánico es el desarrollado por Elisabetsky y otros,43 Both y otros;44 citados por Basso y otros,11 sobre el género Psychotria en Brazil, del que aislaron nuevos alcaloides con actividades de interés; o de los estudios de actividad antifúngica de Zanthoxylum cubanos.45

Con las ventajas de las nuevas formas de comunicación y el almacenamiento de información, se puede planear un trabajo de mesa y realizar una búsqueda previa de reportes, ya sea de usos tradicionales de interés o de tipos de metabolitos en particular, o ambos, mediante lo cual guiar la selección de las especies a estudiar; en este caso se combinan los criterios etnomédico y quimiotaxonómico.

 

Genómica y metabolómica

El enfoque es resultado del impacto de las nuevas tecnologías en las ciencias biológicas, se está desarrollando rápidamente a partir de la generación de la información estructural acerca de los genomas, se han implementado aplicaciones hacia la genómica funcional y especialmente los perfiles metabólicos. La obtención de perfiles metabólicos (metabolómica) es el análisis cualitativo y cuantitativo de muchos metabolitos celulares al mismo tiempo. Es un objetivo ambicioso que puede proveer de una herramienta muy poderosa para conocer de las rutas biosintéticas, predecir metabolitos secundarios de una planta desconocida, o manipular estas rutas en los sentidos deseados (metabolismo de plantas o ingeniería de rutas), aplicable al estudio de la interacción de plantas con el entorno y de sus potencialidades como medicinal.12,46

Para la producción de compuestos activos considerando las plantas como fábricas, se debe conocer con profundidad los mecanismos moleculares que rigen todas las rutas y las enzimas específicas que se encargan de la producción de metabolitos secundarios.47

Otra aplicación prometedora que se prevé de esta nueva herramienta es en el control de la calidad de las plantas medicinales 6,48

 

Estudios epidemiológicos

Este criterio sugerido por Vuorela y otros,12 se basa en verificar inferencias epidemiológicas. Por ejemplo: la relación entre el consumo de algunos alimentos ricos en flavonoides con la disminución de enfermedades cardiovasculares u oncológicas.

 

CONCLUSIONES

Los criterios para seleccionar especies del Reino vegetal que se evalúan para desarrollar medicamentos pueden ser variados, los límites entre estos no siempre se mantienen y la combinación entre algunos es factible.

Prevalecen el punto de vista de colecta al azar y el basado en el conocimiento etnomédico. En ello influye principalmente la diferencia de posibilidades y recursos económicos; así como de intereses entre las instituciones comerciales y académicas y entre países con diferente desarrollo.

En Cuba, todo indica que el pesquizaje al azar no se ha empleado, el criterio de uso tradicional, la inferencia quimiotaxonómica o ambos a la vez son los que se suelen tener en cuenta a la hora de escoger entre la rica biodiversidad cubana, con un número de plantas con flores reportadas entre 6 375 y 6 500 especies, con un endemismo entre 49,8 y 49,5 % según refieren Borhidi49 y Vales y otros,50 respectivamente; de allí el interés que hay en la flora cubana para desarrollar estudios fitoquímicos y de actividad biológica.

Cuando se proyecta investigar la flora con estos fines también se precisa considerar otros aspectos que pueden ser esenciales en el trabajo de selección y que aparentemente se alejan de las disciplinas que de manera usual intervienen en estos estudios como son: las tecnologías de la información, bases de datos especializadas, aspectos conservacionistas y bioéticos.

 

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Recibido: 17 de septiembre de 2007.
Aprobado: 24 de julio de 2008.

 

 

Dr. Orlando A. Abreu Guirado. Facultad de Química, Universidad de Camagüey. Circunvalación Norte Km 5 ½, Camagüey CP 74650, Cuba. Teléf.: 261192. Correo electrónico: orlando.abreu@reduc.edu.cu

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